柔軟なHINの3次元測定プローブの設計と機械的特性分析

プローブは、座標測定機（CMM）の重要なコンポーネントです。 近年、研究者は、汎用性の高い測定パラメーターと柔軟な測定方法により、3次元プローブにますます焦点を当てています。 国内および国際的な研究者の両方が、新しいプローブ構造の調査やプローブエラー理論の調査など、プローブの適用と開発に専念しています。 その結果、さまざまなタイプの座標測定機器で3次元プローブがより頻繁に使用されています。

積分プローブは、その機械的性能と理論モデルが理想に近いため、高度な統合と精度に近いため、開発の主な方向として浮上しています。 積分3次元プローブは、その機械的特性について徹底的に分析されている柔軟なヒンジメカニズムを特徴としています。

3次元測定ヘッドの構造設計には、ガイドメカニズムと全体的な構造設計が含まれています。 ガイドメカニズムは3つのヒンジで構成されています。1つはX方向の翻訳用、もう1つはZ方向の翻訳用、もう1つはY方向の翻訳用です。 これらのヒンジは平行四辺形の構成で相互接続されており、3次元測定中にプローブが並行して移動するようにします。

3Dプローブの全体的な構造設計には、各方向の翻訳アクチュエータ（ヒンジ）、およびこれらのアクチュエーターの変位を測定するための変位センサーが含まれます。 測定ヘッドは、スレッドを介したガイドメカニズムに接続されています。 3次元測定中、測定ヘッドは座標測定機に固定され、測定するワークはワークベンチに固定されます。 その後、プローブは測定するパーツと接触し、x、y、z方向に移動します。 インダクタンスセンサーはプローブの動きを検出し、その後、測定結果を得るために処理されます。

積分3次元プローブメカニズムは、全体的な切断方法を通じて達成されます。 柔軟なヒンジのアウトラインとサイズは、理論的な考慮事項に従って設計されており、メカニズム全体がワイヤー切断を使用して処理されます。 メカニズムは、各方向に2つの平行四辺形メカニズムで構成されており、合計8つの柔軟なヒンジを作成します。 この設計により、小さな変位範囲内での翻訳が可能になり、測定ヘッドの3次元の動きが可能になります。 複合メカニズムは、プローブの全体容量を減らし、統合を改善します。 センサーと取得回路基板は、メカニズムの中空部分に統合され、外部干渉を減らし、検出の精度を向上させます。

3次元プローブで使用される柔軟なヒンジメカニズムは、機械的アセンブリなしのリンクメカニズムです。 材料の弾性変形を利用して、望ましい制約を実現します。 このアプローチは、ギャップや摩擦がなく、理想的な制約に近づくなど、従来の機械的制約よりも利点を提供します。 ヒンジメカニズムで平行四辺形メカニズムを使用すると、高い変位率、高い指針の精度、コンパクトで軽量の構造が保証されます。

柔軟なヒンジメカニズムの曲げモーメントの分析は、外力と曲げモーメントの関係を明らかにします。 ヒンジの回転角度とワークベンチの動きを分析することにより、回転角と変位が力に比例することがわかります。 柔軟なヒンジメカニズムは、設計パラメーターに基づいて計算できる弾性係数を備えたスプリングと同様に動作します。

結論として、この記事では、柔軟なヒンジに基づいた積分3次元プローブメカニズムの設計と分析について説明します。 調査結果は、外力と回転角と変位の関係を強調し、これらの要因間の比例関係を強調しています。 パラメーターエラー、柔軟なヒンジの非線形変形、および理論的補償に関する研究は、3次元プローブメカニズムの設計におけるさらなる調査が必要な領域です。 継続的な進歩と改善を通じて、座標測定機器に3次元プローブを使用すると拡大し続け、測定精度と精度が向上します。